Pesquisa geofísica: tipos, métodos e tecnologias

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Pesquisa geofísica é usada para estudar rochas no espaço próximo ao poço e entre poços. Eles são realizados medindo e interpretando indicadores físicos naturais ou artificiais de vários tipos. Atualmente, existem mais de 50 métodos geofísicos.

Características gerais

Pesquisa geofísica (GIS, geofísica de produção ou perfilagem) é um conjunto de métodos geofísicos aplicados para estudar perfis geológicos, obter informações sobre a condição técnica de poços e identificar minerais no subsolo.

GIS é baseado em várias propriedades físicas das rochas:

• elétrica;
• radioativo;
• magnético;
• térmica e outros.

Os levantamentos geofísicos de produção de poços são o principal tipo de documentação geológica de poços. O objetivo de sua implementação é resolver uma série de problemas técnicos (comparação de seções paraidentificação de estratos de mesma idade, determinação de estratos produtivos, horizontes marcadores, composição litológica, as principais características da formação que afetam o desenvolvimento, desenvolvimento e operação de poços). O princípio de qualquer método de perfilagem de poço é medir os valores que caracterizam as propriedades das rochas e interpretá-los.

Métodos Elétricos

Ao realizar levantamentos geofísicos elétricos de poços de petróleo, as seguintes características são medidas:

1. Resistividade elétrica (minerais condutores, semicondutores, dielétricos).
2. Permeabilidade elétrica e magnética.
3. Atividade eletroquímica de rochas - natural (método do potencial de autopolarização) ou induzida artificialmente (método do potencial de polarização induzido).

A primeira característica está associada a uma característica como o aumento da resistividade de rochas saturadas de petróleo e gás, que é uma característica de identificação de depósitos de petróleo e gás (não conduzem eletricidade). As medições são avaliadas usando o fator de aumento de resistência, que permite determinar as características mais importantes do reservatório - o coeficiente de porosidade, água e saturação de óleo e gás. As técnicas mais comuns desta tecnologia estão descritas abaixo.

Método de resistência aparente

Uma sonda com três eletrodos de aterramento (um de alimentação e 2 eletrodos de medição) é abaixado no poço e o quarto (suprimento) é instalado na cabeça do poço. Quando a sonda se move verticalmente ao longo do poço, a diferença de potencial muda. Elétrica específicaa resistência é chamada aparente porque é calculada para um meio homogêneo, mas na verdade é não homogênea. Com base nos dados obtidos, são construídas curvas, pelas quais é possível determinar os limites do reservatório.

Sonda elétrica lateral

Sondas de gradiente de grande comprimento (um múltiplo de 2-30 diâmetros de poços) são usadas nas medições, o que permite levar em conta a influência do fluido de perfuração e a profundidade de sua penetração nas rochas, para determinar a verdadeira resistividade de formação.

Método de aterramento blindado com sete ou três sondas de eletrodo

Em uma sonda de sete eletrodos, a intensidade da corrente é regulada de forma que a igualdade de potenciais seja assegurada nos pontos centrais e extremos ao longo do eixo do poço. Isso é feito para direcionar um feixe focado de carga elétrica na rocha. O resultado também é uma resistência aparente.

Método de indução

Uma sonda com bobinas de emissão e recepção, um alternador e um retificador é abaixado no poço. Ao criar o EMF induzido, a condutividade elétrica aparente da formação é determinada.

Método dielétrico

Semelhante ao anterior, mas a frequência do campo eletromagnético na bobina é uma ordem de grandeza maior. Este método é usado para determinar a natureza da saturação do reservatório com baixa salinidade da água.

Há também um método de microsondas (seu tamanho não excede 5 cm) para medir a resistência elétrica da rocha,diretamente adjacente à parede do poço.

Radiometria

Os métodos de pesquisa geofísica radiométrica são baseados na detecção de radiação nuclear (na maioria das vezes nêutrons e raios gama). Os métodos mais comuns são:

• radiação de rocha natural (método ɣ);
• radiação ɣ espalhada;
• nêutron-nêutron (registro de nêutrons espalhados pelos núcleos de átomos de rocha);
• pulso de nêutron;
• ativação de nêutrons (ɣ-radiação de isótopos radioativos artificiais decorrentes da absorção de nêutrons);
• ressonância magnética nuclear;
• neutron ɣ-method (ɣ-radiação de captura de nêutrons radiativos).

Os métodos são baseados na lei de atenuação da densidade de fluxo de radiação gama, efeito de espalhamento e absorção de nêutrons na rocha. Com base nisso, a densidade das rochas, sua composição mineral, teor de argila, fraturamento são determinados e a contaminação radioativa dos equipamentos de perfuração de fundo de poço é monitorada.

Métodos sismoacústicos

Os métodos acústicos são baseados na medição de vibrações sonoras naturais ou artificiais. No primeiro caso, são realizados estudos geológicos e geofísicos de ruídos que ocorrem quando gás ou óleo entram no poço, e também é medido o espectro de vibrações da ferramenta de perfuração durante a penetração da rocha.

Os métodos de estudo das oscilações artificiais do espectro sonoro ou ultrassônico são baseados na medição do tempo de propagação da onda ouamortecimento da amplitude de oscilação. A velocidade de propagação do som depende de vários parâmetros:

• composição mineral das rochas;
• o grau de saturação do gás-óleo;
• características litológicas;
• argila;
• distribuição de tensões nas rochas;
• cimentação e outros.

A sonda abaixada no poço é composta por um transmissor e um receptor separados por isolantes acústicos. Para reduzir o efeito da geometria do poço nos resultados da medição, normalmente são usadas sondas de três ou quatro elementos. A ferramenta de fundo de poço é conectada ao equipamento de superfície com um cabo. O sinal do receptor é digitalizado e exibido na tela.

Com a ajuda deste método, são realizados estudos de dissecção litológica da seção do reservatório, grandes cavidades subterrâneas são realizadas, propriedades do reservatório são determinadas e o corte de água é controlado.

Registro térmico

A base da perfilagem térmica em levantamentos geofísicos de campo é o estudo do gradiente de temperatura ao longo do poço, que está associado a diferentes propriedades térmicas das rochas (métodos de campo térmico natural e artificial). A condutividade térmica dos principais minerais formadores de rochas varia de 1,3-8 W / (m∙K), e em alta saturação de gás cai várias vezes.

Campos térmicos artificiais são criados durante a perfuração com a ajuda de fluido de lavagem ou instalação de aquecedores elétricos no poço. Para medir o gradiente de temperatura com mais frequênciatermômetros de resistência elétrica de fundo de poço são usados. Fio de cobre e materiais semicondutores são usados como o principal elemento sensor.

A mudança de temperatura é registrada indiretamente - pela magnitude da resistência elétrica deste elemento. O circuito de medição também contém um oscilador eletrônico cujo período de oscilação varia com a resistência. Sua frequência é medida por um dispositivo especial, e a tensão constante gerada no frequencímetro é transmitida ao equipamento de observação visual.

A realização de pesquisas geofísicas com esta técnica permite obter informações sobre a estrutura geológica do campo, identificar as formações petrolíferas, gasosas e aquáticas, determinar o seu caudal, detectar estruturas anticlinais e cúpulas salinas, anomalias térmicas associadas à influxo de hidrocarbonetos. O uso desta tecnologia é especialmente relevante em áreas com atividade vulcânica ativa.

Métodos geoquímicos GIS

Os métodos de pesquisa geoquímica são baseados em um estudo direto da saturação de gás do fluido de perfuração e cascalhos formados durante a lavagem do poço. No primeiro caso, a determinação do teor de gases de hidrocarbonetos pode ser realizada diretamente durante a perfuração ou após a mesma. O fluido de perfuração é desgaseificado em uma unidade especial e, em seguida, o teor de hidrocarbonetos é determinado usando um analisador-cromatógrafo de gás localizado na estação de registro.

Slurry, ou partículas de rocha perfurada,contidos no fluido de perfuração são estudados por métodos luminescentes ou betuminológicos.

Registro magnético

Métodos magnéticos para realizar perfilagem de poços incluem várias maneiras de diferenciar rochas:

• por magnetização;
• sobre suscetibilidade magnética (criação de um campo eletromagnético artificial);
• sobre propriedades magnéticas nucleares (esta tecnologia também é chamada de perfilagem nuclear).

A força do campo magnético deve-se à presença de corpos de minério magnético e camadas que os subjazem e se sobrepõem. Sensores de modulação magnética (flurosondas) servem como elementos sensíveis de equipamentos de fundo de poço. Instrumentos modernos podem medir todos os três componentes do vetor de campo magnético, bem como a suscetibilidade magnética.

A perfilagem magnética nuclear é determinar as características do campo magnético, que é induzido por núcleos de hidrogênio no fluido dos poros. Água, gás e óleo diferem no conteúdo de núcleos de hidrogênio. Graças a esta propriedade, é possível estudar o reservatório e sua permeabilidade, identificar o tipo de fluido e diferenciar os tipos de rochas constituintes.

exploração da gravidade

A exploração gravitacional é um método de exploração geofísica de depósitos baseado em uma distribuição não uniforme do campo gravitacional ao longo do comprimento do poço. Por finalidade, distinguem-se 2 tipos de tal perfilagem - para determinar a densidade de rochas das camadas que atravessam o poço e identificar a localização de objetos geológicos que causam uma anomalia na gravidade (alteração em seu valor).

O s alto do último indicador ocorre ao passar de um reservatório de menor densidade para rochas mais densas. A essência do método é medir a gravidade vertical e determinar a espessura do reservatório. Esses dados permitem que você descubra a densidade das rochas.

Gravímetros de corda e quartzo são usados como os principais equipamentos de fundo de poço. O primeiro tipo de dispositivo é o mais utilizado. Tais gravímetros são um vibrador eletromecânico no qual uma tensão alternada é aplicada a uma corda fixa verticalmente com uma carga suspensa. O vibrador é conectado a um gerador e suas flutuações de frequência servem como parâmetro final.

Equipamento

Os métodos de pesquisa geofísica são realizados com a ajuda de estações geofísicas de campo, cujos principais elementos são:

• ferramentas de fundo de poço;
• guincho com acionamento mecânico ou eletromecânico (da tomada de força, rede elétrica ou fonte de alimentação independente);
• unidade de controle de acionamento;
• sistema de monitoramento para os principais indicadores de procedimentos de trip (profundidade de imersão, velocidade de descida no poço, força de tensão) - unidade de exibição, unidade de tensão, sensor de profundidade;
• lubrificador de poço para vedação da cabeça do poço durante a perfilagem do poço (inclui válvulas de fechamento, caixa de gaxetas, câmara de recepção, manômetros e outros instrumentos);
• equipamento de medição de solo (no chassi de um carro).

Equipamentos de manutenção de poços profundospode ser localizado nas carrocerias de dois carros. Laboratórios para exploração geofísica de poços são montados nos chassis do URAL, GAZ-2752 Sobol, KamAZ, GAZ-33081 e outros. A carroceria do carro geralmente inclui 2 compartimentos - um trabalhador, no qual o equipamento está localizado, e uma "casa de troca" para o pessoal de serviço.

Os principais requisitos para equipamentos são a alta precisão e confiabilidade dos levantamentos geofísicos. O trabalho em poços está associado a condições difíceis - grande profundidade, quedas significativas de temperatura, vibrações, tremores. O equipamento é concluído de acordo com os requisitos do cliente, o método utilizado e os objetivos do trabalho. Para pesquisas geofísicas em poços offshore, todos os equipamentos são transportados em contêineres.

Interpretação dos resultados

Os resultados dos levantamentos geofísicos são processados passo a passo desde os valores dos instrumentos de medição até a determinação dos parâmetros geofísicos do reservatório:

1. Conversão de sinais de equipamentos de fundo de poço.
2. Determinação das verdadeiras propriedades físicas das rochas estudadas. Trabalho geofísico de campo adicional pode ser necessário nesta fase.
3. Determinação das propriedades litológicas e do reservatório da formação.
4. Usando os resultados obtidos para resolver uma das tarefas propostas - identificação de depósitos minerais, sua distribuição na região, determinação da idade geológica das rochas, coeficientes de porosidade, teor de argila, saturação de gás e óleo, permeabilidade; identificação de reservatórios, estudo de característicasseção geológica e outros.

A interpretação dos levantamentos geofísicos é feita por diversos métodos, dependendo da tecnologia utilizada (elétrica, radiométrica, térmica, etc.) e dos equipamentos de medição. As organizações geofísicas modernas operam sistemas automatizados de coleta e processamento de dados (Prime, Pangea, Inpres, PaleoScan, SeisWare, DUG Insight e outros).